一、課程基本資訊
課程編號：13106105
課程類別：專業必修課程
適應專業：材料科學與工程
總學時：54學時
總學分:3
課程簡介：
本課程介紹材料微觀形貌、結構及成分的分析與表面分析技術主要方法及基本技術，簡單介紹光譜分析方法。包括晶體x射線衍射、電子顯微分析、x射線光電子譜儀、原子光譜、分子光譜等分析方法及基本技術。
授課教材：《材料分析測試方法》，黃新民解挺編，國防工業出版社，2023年。
參考書目：
[1]《現代物理測試技術》，梁志德、王福編，冶金工業出版社，2023年。
[2]《x射線衍射分析原理與應用》，劉粵惠、劉平安編，化學工業出版社，2023年。
[3]《x射線衍射技術及裝置》，丘利、胡玉和編，冶金工業出版社，2023年。
[4]《材料現代分析方法》，左演聲、陳文哲、梁偉編，北京工業大學出版社，2023年。
[5]《材料分析測試技術》，周玉、武高輝編，哈爾濱工業大學出版社，2023年。
[6]《材料結構表徵及應用》，吳剛編，化學工業出版社，2023年。
[7]《材料結構分析基礎》，餘鯤編，科學出版社，2023年。
二、課程教育目標
通過學習，了解x射線衍射儀及電子顯微鏡的結構，掌握x-射線衍射及電子顯微鏡的基本原理和操作方法，了解試樣製備的基本要求及方法，了解材料成分的分析與表面分析技術的主要方法及基本技術，了解光譜分析方法，能夠利用上述相關儀器進行材料的物相組成、顯微結構、表面分析研究。學會運用以上技術的基本方法，對材料進行測試、計算和分析，得到有關微觀組織結構、形貌及成分等方面的資訊。
三、教學內容與要求
第一章 x射線的物理基礎
教學重點：x射線的產生及其與物質作用原理
教學難點：x射線的吸收和衰減、激發限
教學時數：2學時
教學內容：x射線的性質，x射線的產生，x射線譜，x射線與物質的相互作用，x射線的衰減規律，吸收限的應用
教學方式：課堂講授
教學要求：
（1） 了解x射線的性質和產生機制，了解x射線管的結構。
（2） 深刻認識x射線譜的兩種不同的波譜，即連續x射線譜和特徵x射線譜。
（3） 深刻理解x射線與物質的相互作用過程，掌握x射線的散射、吸收過程。
（4） 掌握x射線的衰減規律。
（5） 了解吸收限的應用。
第二章 x射線衍射原理
教學重點：布拉格方程、衍射向量方程及勞埃方程的推導
教學難點：產生x射線衍射的充要條件和多晶衍射積分強度的計算
教學時數：3學時
教學內容：倒易點陣，x射線衍射方向，x射線衍射強度
教學方式：課堂講授
教學要求：
（1） 了解倒易點陣的構建和倒易向量。
（2） 掌握布拉格方程、衍射向量方程、厄瓦爾德**、x射線衍射強度。
（3） 了解倒易球、等同晶面、多重性因子、半高寬、厄瓦爾德**等基本概念。
（4） 掌握產生衍射的充要條件和多晶衍射積分強度的計算。
（5） 掌握影響衍射強度影響的五大因素。
第三章多晶體x射線衍射分析方法
教學重點：x射線衍射儀的構成、工作原理及測量方法
教學難點：德拜法
教學時數：4學時
教學內容：德拜照相法，x射線衍射儀法
教學方式：課堂講授
教學要求：
（1） 了解德拜相機德基本結構。
（2） 了解德拜法試樣德製備和實驗引數選擇。
（3） 熟練掌握德拜相的指數標定。
（4） 了解x射線衍射儀法的儀器結構，了解測角儀的結構。
（5） 掌握x射線衍射儀的構成、工作原理及測量方法。
第四章 x射線衍射方法的應用
教學重點：物相分析基本原理
教學難點：巨集觀應力測定
教學時數：4學時
教學內容：點陣常數的精確測定，x射線物相分析，巨集觀應力測定
教學方式：課堂講授
教學要求：
（1） 掌握點陣常數的測定方法，了解誤差**及其消除方法。
（2） 掌握x射線物相分析的方法和步驟，熟練掌握物相定性分析方法。
（3） 了解x射線殘餘應力測定原理、單軸應力測定原理、平面應力測定原理。
（4） 掌握x射線在應力測量中的具體應用。
第五章透射電子顯微鏡結構
教學重點：電磁透鏡的景深與焦長，透射電子顯微鏡的結構
教學難點：電磁透鏡的像差及其對解析度的影響
教學時數：6學時
教學內容：光學顯微鏡的解析度，電子波波長，電磁透鏡，電磁透鏡的像差及其對解析度的影響，電磁透鏡的景深與焦長，透射電子顯微鏡的結構，透射電鏡的主要部件，透射電鏡的功能及發展
教學方式：課堂講授
教學要求：
（1） 了解光學顯微鏡的解析度，認識光學顯微鏡解析度的侷限性。
（2） 了解電子波波長，了解電磁透鏡。
（3） 掌握球差、色差、像散、景深、焦長的基本概念。
（4） 掌握電磁透鏡的像差及其對解析度的影響。
（5） 掌握透射電子顯微鏡的結構，能熟練繪出5級成像系統光路圖。
（6） 了解透射電鏡的主要部件及其功能。
（7） 了解透射電鏡的功能及發展。
第六章電子衍射
教學重點：電子衍射原理，單晶電子衍射花樣的標定
教學難點：單晶電子衍射花樣的標定，複雜電子衍射花樣
教學時數：6學時
教學內容：電子衍射原理，單晶電子衍射花樣的標定，多晶電子衍射圖的標定，複雜電子衍射花樣
教學方式：課堂講授
教學要求：
（1） 掌握布喇格定律和電子衍射基本公式。
（2） 熟練掌握單晶電子衍射花樣的標定方法，學會查表標定法、d值比較法、標準花樣對照法在具體例項中的應用。
（3） 了解多晶電子衍射圖的標定。
（4） 對複雜電子衍射花樣，只做一般介紹。
第七章電子顯微影象
教學重點：質厚襯度原理，衍襯襯度，相位襯度
教學難點：衍襯襯度，相位襯度
教學時數：6學時
教學內容：質厚襯度原理，衍襯襯度，相位襯度，透射電子顯微鏡樣品製備
教學方式：課堂講授
教學要求：
（1） 掌握質厚襯度原理。
（2） 掌握衍襯運動學理論和衍襯影象的基本特徵。
（3） 掌握相位襯度基本原理，了解高分辨電子顯微鏡的結構特徵。
（4） 了解透射電子顯微鏡樣品製備方法。
第八章掃瞄電子顯微鏡與電子探針顯微分析
教學重點：電子顯微鏡的工作原理，電子探針x射線顯微分析，表面形貌襯度原理及其應用
教學難點：表面形貌襯度原理及其應用
教學時數：7學時
教學內容：電子束與固體樣品相互作用時產生的物理訊號，掃瞄電子顯微鏡的結構和工作原理，表面形貌襯度原理及其應用，原子序數襯度原理及其應用，電子探針x射線顯微分析，掃瞄電子顯微鏡的發展
教學方式：課堂講授
教學要求：
（1） 了解電子束與固體樣品相互作用時產生的背散射電子、二次電子、吸收電子、透射電子、特徵x射線、俄歇電子等物理訊號。
（2） 了解掃瞄電子顯微鏡的結構，掌握其工作原理。
（3） 掌握表面形貌襯度原理及其應用，了解原子序數襯度原理及其應用。
（4） 掌握電子探針x射線顯微分析，特別是能譜儀的結構和工作原理。
（5） 了解掃瞄電子顯微鏡的發展。
第九章光譜分析簡介
教學重點：光譜分析基本原理，紫外、可見光吸收光譜
教學難點：光譜分析基本原理
教學時數：6學時
教學內容：光譜分析基本原理，原子光譜，分子光譜
教學方式：課堂講授
教學要求：
（1） 要求學生充分理解光譜分析基本原理。
（2） 了解分子光譜分析的基本原理。
（3） 初步了解原子發射光譜、吸收光譜、原子螢光光譜的原理與應用。
（4） 了解分子光譜分析原理。
（5） 掌握紫外、可見光吸收光譜的原理與應用。
（6） 了解紅外吸收光譜和分子螢光光譜的原理與應用。
第十章其他顯微分析方法簡介
教學重點：掃瞄探針顯微鏡，軟x射線顯微術
教學難點：掃瞄隧道電子顯微鏡和原子力顯微鏡的原理及應用
教學時數：4學時
教學內容：掃瞄隧道電子顯微鏡和原子力顯微鏡
教學方式：課堂講授
教學要求：
（1） 掌握掃瞄隧道電子顯微鏡和原子力顯微鏡的工作原理。
（2） 了解掃瞄隧道電子顯微鏡和原子力顯微鏡的特點與應用。
（3） 了解軟x射線顯微術基本概念及軟x射線全息顯微成象技術簡介
第十一章電子能譜分析方法簡介
教學重點：x射線光電子能譜
教學難點：x射線光電子能譜的分析與應用
教學時數：6學時
教學內容：俄歇電子能譜法，x射線光電子能譜和紫外光電子能譜
教學方式：課堂講授
教學要求：
（1） 了解俄歇電子能譜的基本原理、俄歇電子能譜儀及應用。
（2） 了解紫外光電子能譜的原理
（3） 了解x射線光電子能譜儀的結構，掌握x射線光電子能譜的基本原理。
（4） 熟練掌握x射線光電子能譜的分析與應用。
四、作業
該課程原則上每次課都布置作業，除了教材中的習題，也可以補充一些典型習題。
五、考核方式與成績評定
考核方式：考試。
成績評定：總評成績＝平時成績（30%）+期末考試（70%），其中平時成績是平時作業與出勤情況，視具體情況而定。
執筆人：
責任人：
2023年8月
《材料現代研究方法》課程設計
課程整體教學設計 2014 2015學年第1學期 課程名稱 材料現代研究方法 所屬系部 冶金與建築工程系 制定人解傳娣 制定時間 2014年9月 萊蕪職業技術學院 課程整體教學設計 一 課程基本資訊 二 課程目標設計 總體目標 本課程主要介紹採用x射線衍射和電子顯微鏡來分析材料的微觀組織結構與顯微成...
材料現代研究方法習題加答案考試實用
第二部分電子顯微分析 一 電子光學 1 電子波特徵，與可見光有何異同?2 電磁透鏡的像差 球差 色差 像散 如何產生，如何消除和減少 球差即球面像差，是磁透鏡中心區和邊沿區對電子的折射能力不同引起的，其中離開透鏡主軸較遠的電子比主軸附近的電子折射程度過大。用小孔徑成像時可使球差明顯減小。像散是由於電...
材料現代分析方法
1 掃瞄電鏡的解析度受電子束束斑大小,檢測訊號型別,檢測部位原子序數因素影響.用不同的訊號成像時，解析度se和he訊號的解析度最高,be其次,x射線的最低.所謂掃瞄電鏡的解析度是指用掃瞄電鏡的解析度是指用se和he訊號成像時的解析度.2.衍射線在空間的方位主要取決於晶體的面網間距，或者晶胞的大小。衍...